基于經緯網絡的充氣機翼及其制造方法技術

本發明專利技術公開了一種基于經緯網絡的充氣機翼及其制造方法。根據本發明專利技術的基于經緯網絡的充氣機翼包括沿機翼弦向間隔布置的多個展向拉條、沿機翼展向間隔布置的多個弦向拉條、與展向拉條和弦向拉條的上下側邊緣熱合連接的外蒙皮、以及與展向拉條的端部邊緣熱合連接的端部翼面，其中，展向拉條和弦向拉條之間相互熱合以形成氣室陣列并且相鄰兩氣室之間氣體連通，翼面上熱合連接有用于充氣的氣嘴，外蒙皮在展向拉條和弦向拉條的約束下保持機翼外形。根據本發明專利技術的充氣機翼，通過在機翼內部展向和弦向布置預定數量的拉條，這些拉條構成了經緯網絡結構，提高了充氣機翼的形狀穩定性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及充氣機翼領域，具體而言，涉及一種。
技術介紹
在機翼設計領域，傳統的常規布局飛機或無人機的機翼均采用剛性結構，而采用充氣式結構機翼是一種較為新穎的設計概念。較之于剛性結構機翼，充氣機翼采用輕質柔性復合材料制作而成，內部充入氣體并保持一定的壓力，從而形成機翼的外形。其在存儲體積、結構重量、成本、可靠性等方面具有傳統結構很難達到的性能。機翼的翼型是一種外形曲線較為復雜的結構，對于充氣機翼而言，不僅其要滿足維持足夠的內部壓強使得充氣結構滿足剛度要求，還要使其保持良好的氣動外形來達到氣動性能(即空氣動力學性能)的要求。目前，已有的充氣機翼的結構設計方法主要有:多氣梁整體式結構以及多氣管式結構。多氣梁整體式結構的特點是將一個充氣圓筒在各個拉條的牽拉作用下約束成翼型。由于氣囊內部相互連通，所以整個機翼承力均勻，對于防止風壓變形有著相對較好的作用，同時在抗彎扭方面與剛性結構機翼的原理相似。但是，整體機翼的蒙皮在承受一定彎矩時候容易出現蒙皮失穩問題。多管式充氣機翼的特點是采用不同半徑的充氣圓筒，利用這些充氣圓筒作為承載元件，各個圓筒緊密排布的同時與選取的翼型外蒙皮相切，達到形成翼型與保持機翼剛度的作用。但在承彎扭與抗風壓變形方面不如多氣梁整體式機翼，形狀穩定性有待進一步提聞。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，以提高充氣機翼的形狀穩定性。為此，本專利技術的一方面提供了一種基于經緯網絡的充氣機翼，包括沿機翼弦向間隔布置的多個展向拉條、沿機翼展向間隔布置的多個弦向拉條、與展向拉條和弦向拉條的上下側邊緣熱合連接的外蒙皮、以及與展向拉條的端部邊緣熱合連接的端部翼面，其中，展向拉條和弦向拉條之間相互熱合以形成氣室陣列并且相鄰兩氣室之間氣體連通，翼面上熱合連接有用于充氣的氣嘴，外蒙皮在展向拉條和弦向拉條的約束下保持機翼外形。進一步地,上述展向拉條和弦向拉條均具有熱合邊。進一步地，上述氣室的壁面上設有氣孔以便相鄰兩氣室之間氣體連通。進一步地，上述相鄰兩個弦向拉條之間的外蒙皮的熱合收口位于充氣機翼的后緣處。根據本專利技術的另一方面，提供了一種根據上面所描述的基于經緯網絡的充氣機翼的制造方法，包括以下步驟:步驟SlO:選擇機翼的翼型；步驟S20:根據翼型布置展向拉條；步驟S30:根據機翼的翼展長度布置弦向拉條和翼面；步驟S40:根據弦向拉條和展向拉條的布置裁剪弦向拉條、展向拉條、外蒙皮、以及翼面，并且在需要熱合的邊緣保留熱合邊；以及步驟S50:對弦向拉條、展向拉條、外蒙皮、以及翼面之間的熱合處進行熱合，并且在翼面上熱合氣嘴，以使充氣機翼成型。進一步地，上述步驟S20中，還根據所布置的多個展向拉條確定充氣機翼的橫截面形狀；步驟S30中，弦向拉條和翼面的整體形狀為步驟SlO中所選擇的機翼的翼型；步驟S20與步驟S30之間還包括:S25:根據橫截面形狀分析其氣動性能，若充氣機翼的氣動性能不符合設定要求則改進展向拉條的布置，重新確定充氣機翼的橫截面形狀，直到充氣機翼的氣動性能符合設定要求。進一步地，上述步驟S20包括選擇展向拉條的數量和確定各展向拉條的位置。進一步地，上述步驟S30包括選擇弦向拉條的數量和確定各弦向拉條的位置。進一步地，上述制造方法還包括步驟S60:對充氣機翼進行充氣并檢查氣密性。進一步地， 上述步驟S50中，對弦向拉條、展向拉條、外蒙皮、以及翼面之間的熱合處進行熱合包括:先將氣嘴熱合到翼面，再熱合弦向拉條和展向拉條，最后熱合外蒙皮。根據本專利技術的，通過在機翼內部展向和弦向布置預定數量的拉條，這些拉條構成了經緯網絡結構，同時各拉條上設有開孔，保持充氣機翼的內部為一個連通的整體，當沖入一定壓力的氣體后，整個充氣機翼在經緯網絡結構的約束下形成一定的翼型，從而提高了形狀穩定性。除了上面所描述的目的、特征、和優點之外，本專利技術具有的其它目的、特征、和優點，將結合附圖作進一步詳細的說明。附圖說明構成本說明書的一部分、用于進一步理解本專利技術的附圖示出了本專利技術的優選實施例，并與說明書一起用來說明本專利技術的原理。圖中: 圖圖圖圖圖 狀的示意圖；以及圖1是根據本專利技術基于經緯網絡的充氣機翼的一實施例的立體示意2是根據本專利技術基于經緯網絡的充氣機翼的一實施例的內部框架示意3是根據本專利技術基于經緯網絡的充氣機翼的一實施例的展向拉條的結構示意4是根據本專利技術基于經緯網絡的充氣機翼的一實施例的外蒙皮的熱合收口；5是根據本專利技術基于經緯網絡的充氣機翼的制造方法獲得的機翼的橫截面形6是根據本專利技術基于經緯網絡的充氣機翼的制造方法獲得的充氣機翼壓力云7是現有技術的標準翼型的壓力云圖。具體實施例方式以下結合附圖對本專利技術的實施例進行詳細說明，但是本專利技術可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。圖1至圖4示出了根據本專利技術基于經緯網絡的充氣機翼的一實施例的結構示意圖。如圖1至圖4所示，充氣機翼包括沿機翼弦向間隔布置的預定數量的展向拉條30、沿機翼展向間隔布置的預定數量的弦向拉條40、與各展向拉條30和各弦向拉條40的上下邊緣熱合連接的外蒙皮10、以及與展向拉條30的兩端邊緣熱合連接的翼面20，其中，展向拉條30和弦向拉條40之間相互熱合以形成氣室陣列50并且氣室陣列50中的相鄰兩氣室之間氣體連通，翼面20上熱合連接有用于充氣的氣嘴(圖中未示出)，外蒙皮10在展向拉條30和弦向拉條40的約束下保持機翼外形。其中，組成氣室50的展向拉條30上和弦向拉條40上分別設有氣孔30a，以保持各氣室相通。另外，各展向拉條30和弦向拉條40具有熱合邊，該熱合邊的寬度根據需要設定，優選保留2至5厘米的熱合邊。根據本專利技術的充氣機翼，通過在機翼內部展向和弦向布置預定數量的拉條，這些拉條構成了經緯網絡結構，同時各拉條上設有開孔，保持充氣機翼的內部為一個連通的整體，當沖入一定壓力的氣體后，整個充氣機翼在經緯網絡結構的約束下形成一定的翼型。其中，展向拉條30用來約束機翼橫截面的形狀，弦向拉條40的形狀為機翼為剛性機翼時的橫截面形狀，用來約束機翼展向的機翼形狀，從而提高了充氣機翼的形狀穩定性。下面以獲得圖1所示的充氣機翼為例對根據本專利技術的充氣機翼的制造方法進行說明。首先選擇標準翼型為NACA0020，這是一款對稱翼型且厚度較大，易于制作，本翼型的選取僅為簡單示意，具體選擇不限于此翼型。其中，機翼尺寸為弦長0.6米，展長1.5米。基于此標準翼型，設計展向拉條的布置，根據展向拉條的布置可得出充氣機翼橫截面的形狀，該充氣機翼橫截面形狀如圖5所示，其中，選擇了七條展向拉條。將上述設計好的橫截面形狀進行建模，對其進行氣動性能的數值仿真計算，并與標準翼型的氣動性能進行比較。其中，上述設計好的橫截面形狀的壓力云圖如圖6所示，標準翼型的壓力云圖如圖7所示，經過反復迭代設計，得到綜合考慮氣動性能和結構質量的設計方案，其框架結構如圖2所示，即布置四條展向拉條30即可滿足充氣機翼橫截面形狀的要求，優選地，四條展向拉條沿弦向等間隔布置。根據展長為1.5米，考慮到實際當中簡化工藝等問題，弦向拉條40為等間隔布置，數量為兩條，將機翼等間隔分為三段，每段0.5米，兩端為機翼最外面的翼面20。對設計好的充氣機翼進行加工。先將拉條裁剪好，如圖3所示，每片拉條的中心都需要開孔30a，這樣既不影響拉條的承力，又可以保持整個充本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于經緯網絡的充氣機翼，其特征在于，包括沿機翼弦向間隔布置的多個展向拉條、沿機翼展向間隔布置的多個弦向拉條、與所述展向拉條和所述弦向拉條的上下側邊緣熱合連接的外蒙皮、以及與所述展向拉條的端部邊緣熱合連接的端部翼面，其中，所述展向拉條和所述弦向拉條之間相互熱合以形成氣室陣列并且相鄰兩所述氣室之間氣體連通，所述翼面上熱合連接有用于充氣的氣嘴，所述外蒙皮在所述展向拉條和弦向拉條的約束下保持機翼外形。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯中喜，張俊韜，郭正，楊希祥，范戎飛，陳小慶，王鵬，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科學技術大學，
類型：發明
國別省市：